基于5E教学模式“基因定位”微专题复习教学探索

施茂庆

摘 要 应用5E教学模式开展“基因定位”微专题复习，用吸引、探究、解释、迁移、评价5个环节突破传统教学设计的局限，帮助学生形成理性思维，建构完整的知识结构。

关键词 5E教学模式 微专题复习 生物学教学

中图分类号 G633.91 文献标志码 B

5E教学模式是由美国生物学课程研究所（BSCS）开发的一种促进学生知识建构，提升理性思维，发展学生能力的操作性强、实用性好的教学模式。基因定位是指用实验法判断控制生物性状的基因所在的位置。该微专题复习安排在学生完成遗传规律复习后，进行阶段复习总结及综合应用时。该专题通过设计“探究基因在细胞中位置的遗传”实验，训练学生理性思维，提升解题能力。在教学中，笔者采用5E教学模式开展“基因定位”微专题复习，完成达到教学目标，具体教学过程如下。

1 吸引（engagement）：创设情景，激发学习兴趣

本环节是5E教学的启动环节。教师创设情景吸引学生，帮助学生回顾已有知识，引发其思考，同时暴露出学生对基因定位的认知不足，帮助学生在原有知识框架体系中补充以往没有涉及的知识，激发其探究的乐趣。

教师介绍2017年诺贝尔生理学或医学奖——从果蝇中发现了控制昼夜节律的时钟基因。教师指出，在遗传规律的发现中，果蝇同样是明星动物。于是，师生共同回顾摩尔根与果蝇的故事：1910年5月的一天，在摩尔根的实验室中诞生了一只白色眼睛的雄性果蝇，而它的兄弟姐妹的眼睛都是红色的。教师提出问题：这只果蝇是来自于何种类型的变异？作为遗传模式动物的果蝇在研究遗传学方面有何优势？教师出示果蝇染色体模式图，指出果蝇的常染色体与性染色体，提出问题：在哪对染色体上的遗传为伴性遗传？当教师介绍XY型生物与ZW型生物性别决定及XY性染色体同源区段及非同源区段后，提出问题：对于XY型生物来说，根据控制一对相对性状的一对等位基因（A、a）可能在哪些位置，如何用基因型表示？学生思考、讨论，补充写出4种类型。教师再追问：若用这对等位基因用A、a表示，在染色体上的基因该如何表示？学生上台板书，但对位于同源区段的表达形式较为生疏，在教师提示下，学生完成表達式。

本环节中，在创设情景时，教师要充分分析学生已有知识经验，认清学生可能存在的错误认识，进而打破学生的思维定势，激发学生探究的欲望，为后面将要开展的探究做好铺垫。

2 探究（exploration）：亲历过程，引导自主设计

本环节是 5E 教学的中心环节。教师根据学生在先前的情景下产生的认知冲突，提供必要的背景知识，引导学生进行探究活动。

教师提出问题①：实验室纯种果蝇突变型由某纯种野生型果蝇突变而来。现以这些未交配过的果蝇为材料，设计实验探究突变基因位于细胞质还是位于细胞核的染色体上。请写出实验思路，并推测预期结果及相应的结论。

由于题干中没有已知果蝇性状的显隐性及基因具体的位置，解题者必须首先进行假设，因而教师继续提出问题：假说演绎的基本思路是什么？根据本题情景可以提出哪几种假说？在这些假说下，要采用什么样的亲本进行杂交？为什么可以这样杂交？杂交结果有何不同？结果与结论要如何对应？为了更好帮助学生理清思路，进一步为后面问题的解答作铺垫。教师在设计答案时提供填空形式，只让学生答出重点，降低答题难度，同时也提供解答此类题目的答题模板。

在熟悉解题模板后，教师抛出问题②：已知果蝇的眼色由一对基因控制。红眼（A）对白眼（a）为显性。现有红眼♂、白眼♂、红眼♀、白眼♀四种纯种果蝇。请通过一次杂交实验判断控制眼色的基因位于常染色体还是位于X染色体上。

问题③：已知果蝇的红眼和白眼由一对等位基因控制。若实验室有纯合的红眼和白眼雌雄果蝇亲本，请通过一代杂交实验确定这对等位基因是位于常染色体上还是X染色体上。

两个问题同时抛出是为了培养学生精准审题能力。教师引导学生认真审题：眼色的显隐性是否已知？一次杂交与一代杂交有何不同？问题①的解答模板能否用来解答问题②和③？解答时语句要如何表达？为充分发挥学生的主观能动性，教师把全班分为若干学习小组，由小组进行讨论、汇报、比较、纠错、归纳解题方法。

本环节中，教师是探究活动的组织者。教师要充分分析学生实际水平和可能存在的困难，不能直接放手让学生探究，而应该把困难问题分解成学生熟悉的小问题。教师抛出的“锚”要符合学生的“最近发展区”，要让学生有“法”可依，有规律可寻，形成初步解题的方向，再进而组织学生尝试探究，互相启发，互帮互学，归纳方法，也为下一环节提供思维模式。

3 解释（explanation）：解释现象，促进理性思维

本环节是5E教学模式的关键环节，是学生自己说明探究结果的过程，是进一步提高理性思维的过程。经过多次的假说，学生熟悉了假说一演绎的一般思路，逐步形成了正确的思维模式，同时学会自主推理、归纳演绎和表达交流等技能。

由于生物的基因型具有内在性，肉眼看不到，而表现型具有外显性，可以表现为生物的性状。基因型可以用于解释表现型的“黑箱”，“黑箱”里的具体内容要从外显性状推测。假说一演绎法就是揭开“黑箱”的重要方法。在假说的基础上，教师引导学生利用遗传图解来解释现象。教师提出问题：基因位于常染色体上要如何表示？基因位于性染色体上如何表示？如果后代性状一样，能否得出基因的具体位置？在指导学生解释预期结果时，教师应注意指导学生书写规范的遗传图解，建构完整的假说演绎法的思维模式。

本环节中，教师是学习的调控者。教师让学生自己解释探究结果，当学生解释不完整时，要适时点拨；当学生思维不开阔时，需要教师引导、启发；当学生意见分歧时，需要教师加入共同探讨。这样从而使学生实现从感性认识到理性思维，从特殊方法到一般规律的超越，实现对解题方法的成功构建。

4 迁移（elaboration）：迁移拓展，形成完整认识

本环节是5E教学的提升环节，要求学生运用前面环节中形成的技能来解决新问题，进行拓展性探究和实践，使学生加深或扩展对方法的应用。

为强化对假说演绎法的理解，教师展示问题④：科学家研究黑腹果蝇时发现，刚毛基因（B）对截毛基因（b）为显性。现有各种纯种果蝇若干，请利用一次杂交实验来推断这对等位基因是位于X、Y染色体的同源区段还是仅位于X染色体上。请写出实验思路、预测结果及相应结论。

问题⑤：已知果蝇的眼色由一对基因控制。红眼（A）对白眼（a）为显性。现有红眼♂、白眼♂、红眼♀、白眼♀四种纯种果蝇。请通过杂交实验判断控制眼色的基因位于XY同源区段还是位于常染色体上。请写出实验思路、预测结果及相应结论。

本环节设计的问题具有一定的挑战性。当学生在解决问题⑤时发现，用白眼雌果蝇与红眼雄果蝇杂交，F1表现型结果一样，无法判断基因位置。教师及时指出：问题⑤要求通过“杂交实验判断”，与问题④要求的“一次杂交实验推断”是有区别的。教师进一步追问：F1能否能进一步杂交？要怎样杂交？于是，学生得到启发，进而得出结果。

本环节中，教师是学生发展的促进者。教师鼓励学生主动应用已学方法解决新问题。在思路不畅时，教师先让学生尝试解决简单问题，进而解决较难问题；在学生遇到困难时，教师点拨启发，鼓励学生再次尝试。这个过程实质是新知不断精致化的过程，也是生物学核心素养的养成过程。

5 评价（evaluation）：多维评价，归纳解题规律

本环节是5E教学的巩固环节。评价可激发学生的成就感，推动学生不断反思、修正和深化所学知识，同时充分调动学生上课的积极性，提高其学习的自觉性，使学生正确运用新习得的方法和概念来解决新问题，促进教学目标的达成。

在教学过程中，评价应该贯穿在教学的全过程。当有学生活动时，教师要适时做出点评；当小组合作探究时，小组学生要进行自评和互评。在评价过程，教师要及时做出正确的指导，分析存在的问题，给予学生矫正性信息，使学生形成正确的答案。在整理基因定位的基本方法过程中，教师要发挥全班学生的智慧，引导学生互相补充归纳。教师要给予明确的表扬。

本环节中，教师是评价的参与者。教师要评价学生的学习情况、合作态度、参与表现，鼓励学生另辟蹊径，发现并归纳解决问题的方法，同時留出足够时间让学生开展自评、互评。

以探究性为特点的5E模式的教学中，“吸引”环节暴露学生认知盲点，利用认知冲突激发学生学习意愿； “探究”环节为学生提供解决问题的模板； “解释”环节用假说演绎法进一步对现象进行解释； “迁移”环节鼓励学生运用所学的方法解决新问题； “评价”环节对学生表现做出正确判断，帮助学生巩固和总结。可见， 5E教学模式对建构学生认知结构、增强探究能力、提高理性思维、提高生物学素养具有积极的促进作用。

参考文献：

[1] 汪帆，姚宝骏.基于5E教学模式下“生物膜的流动镶嵌模型”一节教学教程设计[J].中学生物学.2017，33（01）：41-43.

[2] 刘欣颜，麦纪青，刘恩山.运用5E教学模式发展学生的核心素养[J].教育导刊，2017，（6）：48-53.